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水利工程施工 任课教师 唐会燕E mail tanlywork 第二章爆破工程 一 爆破作用概念爆炸 指炸药在一定起爆能 撞击 点火 高温等 的作用下 在瞬时发生化学分解 产生高温 高压气体 对相邻介质产生几大的冲击压力 并以波的形式向四周传播 爆破 炸药爆炸对周围介质的作用 主要利用炸药爆炸瞬时释放的能量 使介质压缩 松动 破碎 抛掷等 以达到开挖和拆毁目的的手段 二 无限均匀介质中的爆破当爆破在无限均匀的理想介质中 本章主要讨论岩土 进行时 冲击波以药包中心为球心 呈同心球向四周扩散 随着距球心距离的增大 冲击波压力逐渐衰弱 直至全部消逝 1 药包2 压缩圈3 抛掷圈4 松动圈5 震动圈 1 压缩圈如图中Rc表示压缩圈半径 在这个作用圈范围内 介质直接承受了药包爆炸而产生的极其巨大的作用力 因而如果介质是可塑性的土壤 便会遭到压缩形成孔腔 如果是坚硬的脆性岩石便会被粉碎 所以把Rc这个球形地带叫做压缩圈或破碎圈 2 抛掷圈围绕在压缩圈范围以外至R的地带 其受到的爆破作用力虽较压缩围内小 但介质原有的结构受到破坏 分裂成为各种尺寸和形状的碎块 而且爆破作用力尚有余力足以使这些碎块获得运动速度 如果这个地带的某一部份 处在临空的自由面条件下 破坏了的介质碎块便会产生抛掷现象 因而叫做抛掷圈 3 松动圈又称破坏圈 在抛掷圈以外至Rp的地带 爆破的作用力更弱 除了能使介质结构受到不同程度的破坏外 没有余力可以使破坏了的碎块产生抛掷运动 因而叫做松动圈 工程上为了实用起见 一般还把这个地带被破碎成为独立碎块的一部分叫做松动圈 而把只是形成裂缝 互相间仍然连成整块的一部分叫做裂缝圈或破裂圈 4 震动圈在破坏圈范围以外 微弱的爆破作用力甚至不能使介质产生破坏 这时介质只能在应力波的传播下 发生振动现象 这就是图中Rx所包括的地带 通常叫做震动圈 震动圈以外爆破作用的能量就完全消失了 三 有限均匀介质中的爆破 一 自由面 临空面 土岩介质与空气介质的交界面称为自由面或临空面 二 爆破漏斗当爆破在有临空面的有限介质表面附近进行时 若药包的爆破作用具有使部分破碎介质具有抛向临空面的能量时 往往形成一个倒立圆锥形的爆破坑 形如漏斗 称为爆破漏斗 爆破作用指数指爆破漏斗底半径r与最小抵抗线长度W的比值 即 爆破作用指数的大小可判断爆破作用性质及岩石抛掷的远近程度 也是计算药包量 决定漏斗大小和药包距离的重要参数 一般用n来区分不同爆破漏斗 划分不同爆破类型 1 当n 1时 称为标准抛掷爆破漏斗 2 当n 1时 称为加强抛掷爆破漏斗 3 当0 75 n 1时 称为减弱抛掷爆破漏斗 4 当0 33 n 0 75时 称为松动爆破漏斗 5 当n 0 33时 称为隐藏式爆破 有关爆破漏斗的计算 其深度P称为可见漏斗深度 可按下式计算 P CW 2n 1 式中 C为介质系数 对岩石C 0 33 对粘土C 0 4 抛掷堆积体距药包中心的最大距离L称为抛掷距离 可按下式计算 L 5nW 假设介质是岩石 请计算爆破作用指数 并指出是何种类型爆破 计算深度P以及抛距 P CW 2n 1 0 33 4 2 1 25 1 L 5nW 5 1 25 4 第二节炸药及药量计算 一 炸药的基本性能 一 威力1 爆力指炸药在介质内部爆炸时对其周围介质产生的整体压缩 破坏和抛移能力 它的大小与炸药爆炸时释放出的能量大小成正比 炸药的爆热愈高 生成气体量愈多 爆力也就愈大 2 猛度炸药的猛度是指炸药在爆炸瞬间对与药包接邻的介质所产生的局部压缩 粉碎和击穿能力 炸药爆速愈高 密度越大 其猛度愈大 二 安定性炸药的安定性能指炸药在长期贮存中 保持原有物理化学性质的能力 有物理安定性与化学安定性之分 物理安定性主要是指炸药的吸湿性 挥发性 可塑性 机械强度 结块 老化 冻结 收缩等一系列物理性质 物理安定性的大小 取决于炸药的物理性质 炸药化学安定性的大小 取决于炸药的化学性质及常温下化学分解速度的大小 特别是取决于贮存温度的高低 三 敏感度炸药在外能作用下起爆的难易程度称为该炸药的敏感度 不同的炸药在同一外能作用下起爆的难易程度是不同的 起爆某炸药所需的外能小 则该炸药的敏感度高 起爆某炸药所需的外能大 则该炸药的敏感度低 炸药的敏感度对于炸药的制造加工 运输 贮存 使用的安全十分重要 四 最佳密度指炸药能获得最大爆破效果的密度 五 氧平衡氧平衡是指炸药在爆炸分解时的氧化情况 如果炸药中的氧恰好等于其中可燃物完全氧化所需的氧量 即产生二氧化碳和水 没有剩余的氧称为零氧平衡 若含氧量不足 可燃物不能完全氧化且产生有害气体一氧化碳 此时称为负氧平衡 若含氧量过多 将炸药所放出的氮也氧化成有害气体等称为正氧平衡 零氧平衡炸药爆破效果好 不产生有害气体 较为安全 六 殉爆距殉爆是由于一个药包的爆炸引起与之相距一定距离的另一药包爆炸的现象 七 稳定性炸药起爆后 若能以恒定不变的速度自始自终保持完整的爆炸反应 称为稳定的爆炸 二 常用工程炸药的种类 常用炸药TNT有压榨的 鳞片的和熔铸的三种 淡黄色或黄褐色 味苦 有毒 爆烟也有毒 安定性好 对冲击和摩擦的敏感性不大 块状时不易受潮 威力大1 作雷管副起爆药 2 适于露天及水下爆破 不宜用于通风不良的隧洞爆破和地下爆破 硝铵类炸药常用的有铵梯炸药 浅黄或灰白色 粉末状 药质有毒 但爆烟毒气少 对热和机械作用敏感度不大 撞击摩擦不爆炸 不易点燃 易受潮 能腐蚀铜 铅 铁等金属 起爆时 雷管插入药内不得超过一昼夜 应用较广 适于一般岩石爆破 也可用于隧洞或地下爆破 胶质炸药淡黄色半透明体的胶状物 不溶于水 可在水中爆炸 威力大 敏感度高 有毒性 粘于皮肤便可引起头痛中毒 冻结后更为敏感 受撞击摩擦或折断药包均可引起爆炸 可点燃 当储藏时间过长时 可能产生老化现象 威力降低 主要用于水下爆破 以硝化甘油和爆胶 即硝酸纤维素溶解于硝化甘油中而形成的胶体 为原料 黑色火药一股由硝石 75 硫磺 l5 木炭10 混合而成 带深兰黑色 颗粒坚硬明亮 对摩擦 火花 撞击均较敏感 爆速低 威力小 易受潮 但制作简便 起爆容易 水中不能用 常用于小型水利工程中的小型岩石爆破 以及用做导火线芯药 药量计算药包种类 分为集中药包和延长药包 若药包的长边和短边的长度分别为L和a 当L a 4时 为集中药包 当L a 4时 为延长药包 装药量计算公式 对单个集中药包 其装药量计算公式为 Q KW3f n 式中 K 规定条件下的标准抛掷爆破的单位耗药量 kg m3 W 最小抵抗线长度 m f n 爆破作用指数函数 标准抛掷爆破 f n